微通道反应器中1-甲氧基-2-丙醇的连续合成

在微通道反应器中,以甲醇和环氧丙烷为原料合成1-甲氧基-2-丙醇。考察尺度效应(管径和微反应器类型)对反应的影响并对反应条件(催化剂用量、反应物摩尔比、停留时间和反应温度)进行优化。结果表明:内径为0.5 mm、体积为10 mL的聚四氟乙烯毛细管及T形混合器能有效促进物料间混合;甲醇与环氧丙烷在微通道反应器中的最优反应条件为催化剂用量0.5%、甲醇与环氧丙烷摩尔比3∶1、120℃下反应7 min、压力2 MPa。在最优反应条件下,环氧丙烷转化率为99.4%,产率可高达99.1%。     

微反应器中硝酸硝化对叔丁基苯酚制备邻硝基对叔丁基苯酚的工艺

针对传统硝酸硝化对叔丁基苯酚制备邻硝基对叔丁基苯酚存在生产效率低、安全性差等问题,本文发展了一种在微结构反应器中连续安全合成邻硝基对叔丁基苯酚的方法。首先,使用加热柱塞泵熔化固体对叔丁基苯酚实现连续进料,接着原料和高浓度硝酸在T形微混合器中迅速混合,再经管式反应器生成邻硝基对叔丁基苯酚。考察硝酸浓度、硝酸温度、硝酸与原料摩尔比、反应温度、停留时间以及总流速对对叔丁基苯酚转化率和邻硝基对叔丁基苯酚收率的影响。结果表明:硝酸浓度为7.5 mol/L、硝酸温度为22.4℃、硝酸与原料的摩尔比为1.2、反应温度90℃、停留时间10 s、总流速为2 mL/min为最优条件。在最优条件下,对叔丁基苯酚的转化率达到98.7%,邻硝基对叔丁基苯酚的收率达到79.9%。     

乙醛酸的氧气-硝酸联合氧化制备及快速分析

在氧气辅助下,硝酸选择性氧化乙二醛制备了乙醛酸。在单因素试验基础上,通过高效液相色谱法,考察了通氧速率、保温反应温度、硝酸用量等因素对乙二醛转化率和乙醛酸收率的影响。研究结果表明:制备乙醛酸的最佳反应条件为通氧速率50 m L/min,保温反应温度60℃,硝酸与乙二醛物质的量比0. 59。在此条件下,乙二醛转化率为99. 00%,乙醛酸收率为84. 00%。与传统的硝酸氧化生产工艺相比,硝酸物质的量降低近10%,乙醛酸收率提高了5%以上。     

微通道反应器中合成二硝基萘的连续流工艺

在微通道反应器中,以萘和硝酸为原料,设计连续合成二硝基萘(DNN)的新工艺。考察硝酸浓度、反应温度、反应物料摩尔比以及原料进料流速对反应的影响,并进一步优化工艺条件。结果表明:最佳工艺条件为95%HNO3作硝化剂、n(萘)∶n(硝酸)=1∶6、反应温度70℃、反应系统总通量为42.4 m L/min。在最佳工艺条件下,产物二硝基萘的粗品收率为95%,1,5-DNN和1,8-DNN的总选择性为90%左右。与传统生产工艺相比,微通道反应器实现了连续化操作,提高了生产效率以及安全性。     

新型Pd/C催化乙二醛选择性氧化生成乙醛酸的研究

以NaBH4为还原剂制备均匀分散的Pd/C催化剂,考察其在乙二醛选择性氧化生成乙醛酸的催化效率及负载量、反应温度、空气流速、pH值等的影响,发现当Pd负载量(质量分数)为4.7%时,在50℃、100 mL/min空气流速和pH=7.7条件下反应3.5 h可获得乙醛酸的最佳得率30%,优于氢气或甲醛还原制备的Pd/C催化剂.     

基于数值模拟的液滴式微混合器性能研究

基于有限体积法,建立了直通道、V形通道和U形通道3种不同结构的液滴式微混合器模型,并采用流体体积函数(VOF)和用户自定义标量方程(UDS)模型模拟微混合器的混合过程。模拟结果表明,在经过10 ms混合之后V形微通道的混合效果最好,混合度高达99.5%,但其单位长度消耗的能量最多;U形和V形微混合器均利用弯道对液滴内部造成扰动,从而促进混合并且明显提升了混合效率;直通道微混合器仅靠扩散作用进行混合,混合效率低。     

降膜微通道内液相成膜特性及气-液传热过程数值模拟

采用流体体积函数(VOF)模型对浓硫酸(w=98%)在降膜微通道内的降膜流动及气-液两相传热行为进行了二维数值模拟。重点分析了液相入口流速对液膜厚度、液膜内速度分布的影响,结果表明液膜厚度与入口流速成正比,液膜内速度呈抛物线型分布。模拟研究了气-液两相入口流速、温度等因素对相间传热系数的作用规律,结果表明传热系数随气、液入口流速的增加而增加,随气相入口温度的增加而降低。与传统设备相比,降膜微通道内模拟所得的液膜努塞尔(Nu)数提高约8.77倍。     

一种催化氧气氧化乙二醛制备乙醛酸的新方法

提出了氧化氮(NOn,n=1,2) 催化氧气氧化乙二醛制乙醛酸的方法,讨论了反应机理.当催化剂用量在0.13～0.15 mol(每1 mol乙二醛),原料乙二醛的质量分数为25%,酸性介质使用Lewis酸0.11～0.13 mol(每1 mol乙二醛),反应温度40～50 ℃,氧气压力为0.5 MPa时,乙二醛转化率达到98.7%,氧化选择性79%,产率78%.这种方法与硝酸氧化法相比,较为安全、经济且具有环境污染小的特点,有工业化应用的前景.     

Pd催化氧化乙二醛制取乙醛酸的理论研究

乙醛酸由于其独特的结构,在生产和生活中都有广泛的用途。本文应用密度泛函理论对CHOCHO与O2在Pd催化剂存在条件下的各个反应通道进行了势能面扫描研究。在M06/6-31G(d,p)水平上优化了各反应通道上各驻点物(反应物、中间体、过渡态、产物)的几何构型,并计算了它们的振动频率和零点能,通过零点能校正计算了各反应通道的活化能。计算结果表明,乙二醛在Pd催化剂存在下与氧气反应存在着生成乙醛酸和甲酸两条反应通道。两条反应通道速控步骤的活化能分别为215.3 kJ/mol和296.1 kJ/mol,生成乙醛酸的反应为主反应通道。与无催化剂相比,生成乙醛酸反应通道的能垒降低了80.1 kJ/mol;而生成甲酸和CO2的反应通道的能垒反而升高了21.9 kJ/mol。这说明Pd催化剂的加入可以有效的抑制甲酸和CO2的生成,提高乙醛酸的选择性。     

乙二醛与氧气在单重态势能面上反应机理的理论研究

应用密度泛函理论研究了CHOCHO与O2在单重态势能面上的反应机理.在M06/6-31G(d,p)水平上优化了各反应通道上各驻点(反应物、中间体、过渡态、产物)的几何构型,IRC计算证实了中间体和过渡态的真实性和相互连接关系,并计算了它们的振动频率和零点能,通过零点能校正计算了各反应通道的活化能.计算结果表明,乙二醛与氧气反应,存在生成乙醛酸和甲酸两条反应通道,两条通道的速控步骤的能垒分别为295.4kJ/mol和274.2kJ/mol,说明乙二醛分子很稳定,常温下很难被氧化成乙醛酸.相对而言,生成甲酸和CO2的通道为主反应通道.对各个反应通道分析可知,乙二醛生成乙醛酸的关键在于CHOCHO分子中的H原子转移至O2上的反应,由于有氧自由基的生成,氧化反应很难控制,生成的乙醛酸易被氧自由基继续氧化生成草酸.而在生成甲酸通道中,C-C键的断裂会造成甲酸和CO2的产生.     

微通道反应器制备白藜芦醇纳米分散体

对微通道反溶剂沉淀法制备白藜芦醇（RES）纳米药物分散体进行了研究。采用T型微通道反应器优化操作参数制备RES纳米分散体,当RES溶液与反溶剂水溶液进料流量比为1：20（分别为3 mL/min和60 mL/min）,RES溶液水平进料时,制得的RES纳米分散体尺寸最小,平均粒径为132 nm;此时RES纳米分散体接触角为19°,水润湿性较原料药得到大幅度提高;在拟肠液（pH 7.4）环境下,RES纳米分散体在120 min内累积释放率可达到95%。在上述优化工艺的基础上利用套管式微通道反应器进行放大实验,得到套管式微通道反应器制备的RES纳米分散体颗粒尺寸更小,平均粒径为82 nm;在拟肠液环境下,所得RES纳米分散体在120 min内累积释放率可达到97%,略高于T型微通道反应器所得产品的溶出量。计算结果表明,套管式微通道反应器可显著提高处理量,约为T型微通道反应器处理量的10倍。     

微通道反应器微观混合效率的实验研究

采用碘化物 碘酸盐体系作为平行竞争反应体系,利用化学探针法对Y型和T型微通道反应器的微观混合性能进行了研究。实验探讨了反应物浓度、体积流量、体积流量比等条件对微通道反应器微观混合效率的影响。结果表明,不同结构的微通道反应器有不同的H⁺浓度范围,Y型微通道为0.02～0.06mol/L;T型微通道为0.06～0.08mol/L。此外,反应物浓度的减小（尤其是关键组分H⁺浓度的减小）,体积流量的增大及体积流量比的减小均有利于微观混合效率的改善;小流量下,T型微通道的微观混合效率明显优于Y型,但当体积流量增大到一定值时,两种微通道反应器的微观混合性能基本相当。     

微通道内乙醇胺降膜吸收CO2过程中Marangoni对流的影响

利用流体体积分数(VOF)和水平集(Level Set)耦合的多相流数值模拟方法,对微通道降膜反应器中乙醇胺(MEA)溶液反应吸收CO2的过程进行了研究.根据所建立的MEA-CC2体系的流动-反应-传质模型,对微通道内降膜反应吸收过程中出现的Marangoni对流对传质的增强效果进行了定量分析,数值模拟得到的Maran...     

PAAS-CMC/Mel-CS双极膜的制备及其应用

以聚丙烯酸钠改性羧甲基纤维素钠和三聚氰胺改性壳聚糖选用流延法制备了PAAS-CMC/Mel-CS双极膜,并测定其性能。将PAAS-CMC/Mel-CS双极膜作为电解槽的隔膜,应用于成对电合成乙醛酸.实验结果表明,以质量分数10%乙二醛和质量分数10%氢溴酸的混合液为阳极液,以饱和草酸和质量分数20%硫酸的混合液为阴极液,在20 m A·cm~(-2)的电流密度下电解5 h,阴阳极室乙醛酸的浓度达48.37 mmol·L~(-1)和59.43 mmol·L~(-1),电压稳定在2.9 V左右.     

连续流硝酸氧化制备2,4-二氯邻硝基苯甲酸

釜式反应器中2,4-二氯邻硝基甲苯硝酸氧化制备2,4-二氯邻硝基苯甲酸的过程存在放热量大、腐蚀性强、安全性差、反应周期长、产物收率低等诸多问题。本文开发出一种连续流制备2,4-二氯邻硝基苯甲酸的新工艺,考察反应温度、停留时间、硝酸质量分数、原料质量比、体系压力对氧化过程的影响。结果表明:在温度180℃、总流速2 mL/min、硝酸与2,4-二氯邻硝基甲苯质量比5∶1、停留时间45 min、体系压力2.5 MPa时,2,4-二氯邻硝基苯甲酸的纯度约为99%,硝酸的质量分数可降低至35%,氧化反应速率可提高20倍,反应过程稳定,选择性和转化率分别为98%和99%。     

大型燃煤锅炉SNCR/SCR混合脱硝数值模拟及工程验证

为了提高选择性非催化还原/选择性催化还原(SNCR/SCR)混合脱硝中的还原剂在锅炉尾部烟道内的分布均匀性,基于FLUENT平台,对300 MW燃煤机组SNCR/SCR混合脱硝系统进行了数值模拟,重点分析转向室补氨喷射位置、混合器结构对烟气中氨氮组分混合的影响,计算结果与试验测量数据吻合很好.结果表明:SNCR反应后,转向室出口还原剂分布极不均匀;转向室侧墙补氨喷枪越靠近转向角位置,越有利于提升烟道内还原剂的平均分布;SCR反应器入口烟道设置新型复合X型混合器,进一步强化NH3与烟气的均匀混合,反应器首层催化剂入口截面还原剂浓度分布偏差从22%降低至7.4%;将优化的补氨喷射位置与混合器结构应用于现场锅炉,SNCR和SCR脱硝效率分别达到了35%和78.4%,SNCR/SCR联合脱硝效率达85.96%,脱硝效果良好.     

基于Gibbs自由能最小原理分析CO2重整CH4

运用G ibbs自由能最小方法,研究了重整反应器的操作参数(温度、压力、反应气配比等)对CO2重整反应中CH4转化率和产物分布的影响,以及甲烷氧化反应与CO2重整反应间的能量耦合.研究结果表明:反应压力P不变(P=101.325 kPa),随温度升高CH4和CO2转化率增大,在900 K左右产生的H2O(g)的量达到极大值,在1 200 K以上CH4转化率接近100%;反应温度T不变(T=973 K),随压力升高CH4和CO2转化率降低,H2O(g)的选择性略微增加;T=973 K,P=101.325 kPa,原料气中nCH4/nCO2(摩尔比)从0.65增加到2.0时,CH4转化率从85%降到45%,nH2/nCO(摩尔比)从0.77增加到0.95;反应器中加入适量O2,可以提供CO2重整反应所需的能量,同时可调节产物中CO与H2的摩尔比.     

α-氯丙酸的合成及反应机理研究

以丙酸酐为催化剂、氯气为氯化剂,合成了α-氯丙酸.研究反应温度、催化剂用量、催化剂的加入方式等因素对产品收率的影响.结果表明,最佳工艺条件为:反应温度130℃,丙酐与丙酸的摩尔比n(丙酐):n(丙酸)=1:6,氯气的流速为90 mL/min,空气的流速为15 mL/min.产品纯度达96%,收率达89%.绘制了动力学曲线并作了理论分析,初步探讨了其反应机理.     

基于CFD的开式微藻反应器中混合器结构优化

针对跑道池中藻液的混合性能不足,将用于封闭管式微藻反应器的静态混合器引入敞开式跑道池中,基于计算流体力学(CFD)技术对混合器的结构进行设计优化,并引入平均光暗循环周期(T_(av))和单位功耗下光梯度方向上的速度(η)来评价藻液的混合性能.首先通过添加混合器并改变其排列方式研究其对藻液的光梯度方向速度、功耗及光暗循环周期的影响,然后运用正交试验法综合分析了叶片的横纵向排列方式、叶片起始位置及蹼轮转速对两个性能指标的影响.优化后的试验方案:蹼轮转速为11 r/min,叶片组数为3,叶片列数为2,弯道距离为100 mm.在该方案下,藻液的混合性能最佳,T_(av)缩短了59.7%,η增大了35%.     

UV固化高活性乙烯基树脂的微反应器合成及性能研究

为解决乙烯基树脂合成反应温度不易控制的问题,同时提高反应活性及韧性,在微反应器中利用甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)对乙烯基树脂进行改性。在环氧树脂中n(环氧基);n(甲基丙烯酸(MAA))=1∶1、催化剂四丁基溴化铵(TBAB)的质量分数为1%、阻聚剂对羟基苯甲醚(MEHQ)的质量分数为0.2%、反应温度为150℃、流速为1.58 mL/min、停留时间为10 min的反应条件下,合成乙烯基树脂。再利用GMA进行改性,增加其双键含量,在n(羟基)∶n(GMA)=1∶1、催化剂三乙胺(TEA)的质量分数为1.5%、阻聚剂MEHQ的质量分数为0.2%、停留时间为15 min、流速为1.053 mL/min下反应,转化率高达90%以上,产物性能较好。通过凝胶渗透色谱(GPC)对产物表征,数据表明树脂分子量分布较均匀。采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对产物结构进行表征,表明成功制备出高活性乙烯基树脂。通过紫外光(UV)固化发现,与乙烯基树脂相比,高活性乙烯基树脂固化时间短,热稳定性好,柔韧性提高。